Efekt rozpraszania rozproszonych cząstek i zasada dyfuzji cylindrycznego układu soczewek

Rysunek 2-2 (a murb) przedstawia efekt rozpraszania światła równoległego przechodzącego przez cząstki silikonu o średnicach odpowiednio 2 μm i 3 μm.
Obraz bezpośrednio odzwierciedla dyfuzję cząstek dyfuzyjnych w warstwie rozpraszającej światło. Wiązka równoległego światła przechodzi przez mikrosferę od lewej do prawej, a padające światło załamuje się na interfejsie rozproszonej mikrosfery z powodu różnicy współczynnika załamania światła. Sferyczna struktura rozproszonych cząstek jest podobna do soczewek wypukłych. Gdy światło przechodzi przez te cząstki, jest skupiane, a następnie rozpraszane do pewnego kąta wyjścia, aby zwiększyć jasność światła wychodzącego.

Wraz ze wzrostem wielkości cząstek, intensywność rozproszonego światła stopniowo wzrasta i koncentruje się głównie w kierunku do przodu, a asymetria wzoru rozpraszania staje się coraz bardziej oczywista. W procesie dyfuzji występuje pewien stopień rozpraszania wstecznego, który zmniejsza się wraz ze wzrostem wielkości cząstek. Rozpraszanie wsteczne wpływa na przepuszczalność padającego światła, co jest jedną z przyczyn utraty energii.

Zasada dyfuzji cylindrycznego układu soczewek

Rysunek 2-3 przedstawia profil cylindrycznej soczewki. F i F 'są odpowiednio pierwszym i drugim ogniskiem cylindrycznej soczewki, a ogniskowe wynoszą odpowiednio "i". H i H 'to odpowiednio pierwszy i drugi punkt główny, a drugi punkt główny H' znajduje się w punkcie początkowym współrzędnych O, a położenia punktów głównych to odpowiednio xH i xH'. Układ znajduje się w tym samym ośrodku. Zgodnie z zasadą optyki geometrycznej można uzyskać następujące wyniki:

Światło równoległe do osi optycznej emitowane z dowolnego punktu od wysokości osi optycznej h jest załamywane przez soczewkę i przechodzi przez ognisko Haugh pod kątem α względem osi optycznej. Światło emitowane z tego punktu jest do siebie równoległe. Z zależności geometrycznych na wykresie:

Równanie wyraża wzór na obliczanie kąta równoległego padania światła przechodzącego przez soczewkę cylindryczną, co pokazuje, że soczewka cylindryczna ma efekt kierunkowego rozpraszania światła. Cylindryczny układ soczewek składający się z cylindrycznych soczewek o tym samym rozstawie. Służy do ogniskowania i ujednolicania światła laserowego lub oświetleniowego w kierunku jednowymiarowym.

Rysunek 2-4 przedstawia schemat światła przechodzącego przez cylindryczną soczewkę / układ mikrosoczewek. Po przejściu światła ze źródła światła przez cylindryczną soczewkę / układ mikrosoczewek, kierunek dyfuzji światła można z grubsza podzielić na trzy typy. Pierwszy rodzaj światła polega na tym, że światło padające znajduje się blisko osi optycznej, a światło wychodzące może bezpośrednio przechodzić przez soczewkę (jak pokazano na rysunku I); drugi rodzaj światła polega na tym, że kąt między światłem padającym a osią optyczną jest mniejszy niż 70 °. Cylindryczna soczewka / układ mikrosoczewek skutecznie rozprasza światło (np. drugi promień na rysunku); kąt między trzecim rodzajem padającego światła a osią optyczną jest większy niż 70 ° i jest ponownie wykorzystywany po odbiciu przez soczewkę (jak trzeci promień na rysunku). Kolumna / układ mikrosoczewek rozprasza równoległe światło w różnych kierunkach, a ponieważ może ponownie wykorzystać funkcję padającego światła, osiąga efekt rozjaśnienia.